Bottom-quarks lichten een tipje van de sluier op
14 juni 2005
NWO-promovendus Bram Wijngaarden onderzocht het ontstaan van
bottom-quarks bij botsingen tussen protonen en anti-protonen. De
meting van Wijngaarden draagt bij aan een beter begrip van de theorie,
zodat verklaard kan worden waarom de productie van deze quarks bij
botsingen hoger is dan eerder werd verwacht. Wijngaarden promoveert op
20 juni aan de Radboud Universiteit in Nijmegen.
Bram Wijngaarden onderzocht het ontstaan van bottom-quarks met het
D-zero experiment van de deeltjesversneller van het Fermilab in de
Verenigde Staten. In deze Tevatron-deeltjesversneller botsen protonen
op anti-protonen. Door de sterke kernkracht ontstaan bij deze
botsingen bottom-quarks.
In de jaren negentig bleek bij metingen met de Tevatronversneller en
met de deeltjesversneller Hera in Hamburg dat de productie van
bottom-quarks hoger was dan de theorie voorspelt. Sindsdien is door
theoretisch fysici veel werk gedaan om het verschil te verklaren. De
metingen van Bram Wijngaarden moeten uitwijzen of de theorie de
werkelijkheid goed beschrijft.
Bottom-quarks
Bottom-quarks ontstaan bij hoog-energetische botsingen van deeltjes.
Het bottom-quark is één van de zes quarks. Het is samen met het
top-quark een van de zwaarste quarks. Bottom-quarks worden alleen
onder extreme omstandigheden, zoals tijdens deeltjesbotsingen,
aangetroffen.
Na de botsing vervallen de quarks in andere deeltjes. Meetapparatuur
neemt de elektrische signalen waar die de deeltjes achterlaten. De
signalen van de vervalproducten van bottom-quarks onderscheiden zich
van andere vrijkomende deeltjes, doordat bottom-quarks zwaarder zijn
en gemiddeld iets langzamer vervallen.
Door de hoek te meten tussen twee bottom-quarks uit dezelfde botsing,
kon Wijngaarden de sterke kernkracht direct bestuderen. Deze hoek
wordt gemeten als de hoek tussen de lawines van de vervalproducten van
de bottom-quarks.
In eerste orde benadering voorspelt de theorie dat de twee
bottom-quarks altijd met 180 graden uit elkaar bewegen. Bram
Wijngaarden laat zien dat in een aantal gevallen de hoek veel kleiner
is. De tweede-orde benadering voorspelt inderdaad dat de hoek in een
aantal gevallen veel kleiner is, maar de gemiddelde grootte van de
gemeten hoek komt niet overeen met deze benadering. Met nieuwe
metingen die gebruik maken van methoden die door Bram Wijngaarden zijn
ontwikkeld, kan de sterke kernkracht nog nauwkeuriger worden getoetst.
.............................
Meer informatie over dit onderzoek bij:
* drs. Bram Wijngaarden (Institute of Mathematics, Astrophysics and
Particle Physics, RU)
* t: +31 (0)24 365 20 99, dwijngaa@hef.ru.nl
* promotie 22 juni, promotor prof. dr. S.J. (Sijbrand) de Jong
Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek